太陽能電池又稱光電池，是一種通過太陽宮發電的光電半導體材料。這種材料只需要放置在室外，通過太陽光照射，內置器件就會產生輸出電壓形成迴路，最終產生電流。目前大多數太陽能電池都是通過光化學效應或者光電效應直接把光能轉換為電能，而目前主流的太陽能電池是晶矽太陽能電池。此前不少研究人員致力於研究太陽能對電能的效率轉化問題，而太陽能效率也是目前各個科技公司亟待解決的首要問題。
此前埃爾朗根-紐倫堡大學的材料科學家在有機非富勒烯基單結太陽能電池的性能方面取得了新的記錄。研究人員通過一系列複雜的優化，在一平方釐米的表面積上實現了12.25%的認證功率轉換效率。該標準化表面區域是原型製造的初步階段。該研究人員與我國華南理工大學的合作夥伴所實現的成果以及發表在Nature Energy期刊上。
有機光伏系統在過去幾年中經歷了快速發展，在大多數情況下，有機太陽能電池由兩層半導體構成。一層通過提供電子作為供體，第二層作為受主或電子導體。與常規使用的必須從熔體中拉出或在真空系統中沉澱的矽相比，該體系中的聚合物層可以直接從溶液中沉積在支撐膜上。一方面，這意味著相對較低的製造成本，另一方面，這些柔性模塊可以比城市空間中的矽太陽能電池更容易使用。長期以來，富勒烯（碳基納米粒子）被認為是理想的受體，但富勒烯基複合材料的固有損失仍然嚴重限制了它們的潛在效率。因此，在埃爾朗根-紐倫堡大學開展的工作導致了範式的轉變。而它們也和中國的研究人員一起發現一種新的有機分子，它比富勒烯吸收更多的光，而且非常耐用。
性能和耐用性的顯著改進意味著有機混合印刷光伏電池現在變得對商業用途感興趣。然而，為了開發實用原型，該技術必須從幾平方毫米的實驗室尺寸轉移到一平方釐米的標準尺寸。而在光伏電池縮放過程中經常會出現重大損失，此前在德國研究基金會（DFG）資助的一個項目中，研究人員最終能夠大大減少這些損失。在複雜的過程中，他們調整了有機半導體的光吸收，能級和微結構。該優化的主要焦點是供體和受體的兼容性，以及短路電流密度和開路電壓的平衡，這是高輸出電力的重要先決條件。
我們國家華南理工大學的研究人員將單分子基團插入並調整到聚合物結構中，這些基團中的每一個都影響著對太陽能電池功能至關重要的特殊特性。而和埃爾朗根-紐倫堡大學的材料科學家共同研究，將功率轉換效率達到12.25％，這是基於溶液的有機單結太陽能電池的新認證記錄。值得注意的是，研究人員成功地將比例損失保持在如此低的水平，以至於小型表面實驗室中的最高值僅略低於13％。同時，他們能夠在溫度和日照等模擬條件下證明與生產相關的穩定性。
研究人員還稱道，下一布將開始拓展模型尺寸，但這種太陽能電池用於商業擴展化中，而在技術方面，他們也將進一步探索。
申明：本文由《冷妹愛科普》原創，圖片來源於網絡